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【摘 要】邯钢四高炉2005年1月开炉，现在炉役后期。2013年在钢铁市场形势严峻，原燃料资源紧张情况下，通过分析提高煤比途径并优化操作参数等措施，在炉况稳定顺行基础上，煤比保持持续增长，实现了铁前降本增效。
【关键词】炉役后期 提高煤比 措施
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-190-01
概述
邯钢四号高炉有效容积1000m3，于2005年1月23日大修开炉，单位有效容积产量7800t/m3 以上。2013年在钢铁市场形势严峻，原燃料资源紧张情况下，四高炉通过优化操作参数和加强管理等措施，在炉役后期实现煤比持续增长。
制约提高煤比因素
近两年就四高炉状况而言，制约提高煤比的因素主要有以下几方面：
（1）混喷煤中无烟煤比例大，燃烧性差；
（2）炉役后期炉型变化大，边缘易发展，提高煤比后势必进一步加剧边缘发展；
（3）相对其他大高炉而言，四高炉炉缸热储备低，需要更完善的热制度做保障；
（4）炉役后期设备老化严重，进风系统安全面临巨大考验；
3 提高煤比措施
3.1 提高烟煤配比，改善煤粉燃烧性能
四高炉之前一直采用35t中速磨喷吹无烟煤。[1]无烟煤含炭量高，发热量大，但可燃性差，特别大煤量喷吹后，会直接造成煤粉置换比降低。 2013年经改造高炉由65t中速磨供混喷煤，大大改善了煤粉的燃烧性能。四高炉混喷煤保持着无烟煤：烟煤=1：1.23，挥发份控制在21%—23%，较之前平均提高了5—10kg/t煤比。
3.2 优化上下部调剂，改善气流分布
四高炉有效高度为22.7m，炉身角为84°16′02″，炉腹角为81°17′19″，高径比为2.752，由于炉身、炉腹角大，边缘容易发展。尤其炉役后期炉缸侵蚀较严重，中心易形成死焦堆。对此，四高炉总的调剂原则是以下部高风速保适宜的鼓风动能，上部疏通中心，抑制边缘，提高煤气利用率。
3.2.1 上部调剂
近几年的布料调整中，四高炉遵循着大矿批，大α角的原则，矿布到炉喉半径以外（32°），焦碳平铺，通过对以往布料数据分析发现，焦碳档位过少，各环角位及矿焦加权角差拉的过大，形成平台不稳定，布料时矿石向中心滚动严重。边缘负荷过重，易造成软熔带根部太厚，边缘透气性太差，导致炉况接受风量能力差。经计算，四高炉炉喉焦层厚度在380—420mm比较适合炉况顺行，平铺在4环以上易形成稳定平台，矿焦平台宽度为0.3r左右（r为炉喉半径），中心焦数量控制在20%以内或不附加，中心漏斗坡度小于17°，避免滑坡及塌料现象发生，应以焦碳的滚动和减少矿分布来减轻中心负荷，矿分布炉喉面积30%—60%，在实现矿焦整体外移的基础上，控制角差在3.8°以内，保证中心边缘两股稳定气流。针对四高炉目前原燃料条件，矿批不易超过32t，经摸索矿批定为29.2t比较适合高炉顺行，料制经过微调，基本满足高炉顺行和提高煤比的需求。（见表1）
四高炉通过上部调剂能保证适宜的顶温和煤气利用率，炉体温度和渣皮也能保持相对稳定。（见图1）
3.2.2 高炉下部调剂
高炉下部主要以改善煤气一次分布，扩大回旋区深度为主，根据经验四高炉鼓风动能在8500以上比较适合炉况。[2]实践中引入回旋区深度指数和宝钢风口回旋区深度计算公式。
图1 高炉炉身中部温度趋势
回旋区深度指数n=[d2-（d-2L）2]÷d2
n—回旋取深度指数
d—炉缸直径，m
L—风口回旋区深度，m
由于四高炉炉役后期炉缸侵蚀较严重，实际炉缸直径变大（约为8.8m），n取上限值0.56，计算得L=1.485m。
而由宝钢风口回旋区深度计算公式L=0.86+0.000092×E-0.154×M÷n可知，
L—风口回旋区深度，m
E—鼓风动能，kg.m/s
M—喷煤量，t/h
n—风口个数
当L=1.485m时，鼓风动能E最少为8400kg.m/s，并由此调整高炉风口面积。2013年调整情况见下表2
实践中，高炉风口直径由原来两个110mm增至五个，进风面积由原来0.1945m2缩为0.1832m2，实际风速提高至260m/s以上，鼓风动能提高至9000kg.m/s，且风口长度由原来500mm全部调为550mm超长风口后，进一步吹透中心，活跃了炉缸，为增煤创造了坚实基础。
3.3 合理的热制度
[3]煤粉进入炉内后，由于本身温度低及当中碳氢化合物分解等原因会造成理论燃烧温度下降。随着喷吹量增大，一方面会造成炉缸温度大幅度下降，另一方面大大增加未燃煤粉比例，恶化炉料透气性。因此，合理的热制度是提高煤比的重要条件。实践证明煤比每提高10kg/t，风口理论燃烧温度会降低20℃—25℃，而理论燃烧温度保持在2220℃—2280℃对四高炉来说是比较合适的。
实际生产中，四高炉通过全关混风大闸，合理调整空气、煤气配比等措施提高风温，风温由1130℃逐步升至1180℃；高炉富氧率由原来不到1%提高至2.5%，既改善了煤粉燃烧率又有效弥补了高煤比带来的亏热。另外由于煤粉中的Al2O3含量低于焦炭中的含量，日常通过调整R2控制在1.13—1.18，MgO%在9%以上，Al2O3 控制在15%以内，提高镁铝比，进一步改善炉渣流动性，为增煤打下基础。
3.4 加强原料管理
煤比提高后将会引起高炉透气性下降，因此原料质量将直接影响煤比攻关。
3.4.1 加强焦碳管理
四高炉由于焦筛面积小，只有1.4×1.4m2 ，实践中高炉将钢筋棍式筛底棒条更换为振打式棒条筛，筛距增大至20mm，提高了振动弹性，筛分效果显著增强。另外延长焦筛振时在300s以上，减少料层厚度，提高了筛分效率；
3.4.2 加强含铁料管理
四高炉将烧结矿振筛也改为振打式棒条筛，筛料速度控制在18kg/s以内，减小了料层厚度，同时将生矿筛粉速度控制在22kg/s以内，所有筛距增大到5mm，提高了筛分质量；
3.5 加强设备改造
四高炉为单枪喷煤结构，插枪角度大，煤枪插入深度短，均为1.65m，随着喷吹量增大单枪喷煤负荷加重，若位置稍有不正即易磨坏风口，引发事故。四高炉经摸索，加深煤枪插入吹管内距离到1.7m以上，使煤粉靠近其前端更加充分燃烧，并减少了煤流对风口的磨损，为高炉实现大喷煤量提供有力保障。另外煤枪、胶管等设备按使用周期及时更换，降低了事故率。
3.6 提高出铁质量
出铁质量直接影响炉况，高炉有意识的加强了炉前管理，要求铁后25分钟必须具备出铁条件，35分钟必须打开铁口，出铁时间间隔与炉前拉练奖进行挂钩，使炉前工重视出铁间隔。通过改善炮泥质量等手段，保证铁口深度大于2300mm，合理使用钻头，铁水流速在3.2t/min。
结语
四高炉通过优化上下部调剂实现了提高煤比后煤气稳定分布，煤气利用率达到47.5%以上；
高风温、富氧率和造渣制度是保障炉缸热量的关键，高炉因先天劣势更应重视热量储备；
加强原料筛分和质量监督是提高煤比的基础。
4 存在问题
低品位，大渣量依然是今后限制高炉攻关煤比的首要因素，其对炉内外操作都是严峻考验；
炉前渣铁沟错宗复杂布局将限制高炉进一步强化，实现大型机械化将是未来炉前作业的发展趋势。
参考文献：
[1]周师庸. 炼焦煤性质与高炉焦碳质量.北京：冶金工业出版社2008.
[2]郭可中.宝钢炼铁专家郭可中操作理念解析.
[3]周传典.高炉炼铁生产技术手册.北京：冶金工业出版社 2003.
【关键词】炉役后期 提高煤比 措施
中图分类号：TD353.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-190-01
概述
邯钢四号高炉有效容积1000m3，于2005年1月23日大修开炉，单位有效容积产量7800t/m3 以上。2013年在钢铁市场形势严峻，原燃料资源紧张情况下，四高炉通过优化操作参数和加强管理等措施，在炉役后期实现煤比持续增长。
制约提高煤比因素
近两年就四高炉状况而言，制约提高煤比的因素主要有以下几方面：
（1）混喷煤中无烟煤比例大，燃烧性差；
（2）炉役后期炉型变化大，边缘易发展，提高煤比后势必进一步加剧边缘发展；
（3）相对其他大高炉而言，四高炉炉缸热储备低，需要更完善的热制度做保障；
（4）炉役后期设备老化严重，进风系统安全面临巨大考验；
3 提高煤比措施
3.1 提高烟煤配比，改善煤粉燃烧性能
四高炉之前一直采用35t中速磨喷吹无烟煤。[1]无烟煤含炭量高，发热量大，但可燃性差，特别大煤量喷吹后，会直接造成煤粉置换比降低。 2013年经改造高炉由65t中速磨供混喷煤，大大改善了煤粉的燃烧性能。四高炉混喷煤保持着无烟煤：烟煤=1：1.23，挥发份控制在21%—23%，较之前平均提高了5—10kg/t煤比。
3.2 优化上下部调剂，改善气流分布
四高炉有效高度为22.7m，炉身角为84°16′02″，炉腹角为81°17′19″，高径比为2.752，由于炉身、炉腹角大，边缘容易发展。尤其炉役后期炉缸侵蚀较严重，中心易形成死焦堆。对此，四高炉总的调剂原则是以下部高风速保适宜的鼓风动能，上部疏通中心，抑制边缘，提高煤气利用率。
3.2.1 上部调剂
近几年的布料调整中，四高炉遵循着大矿批，大α角的原则，矿布到炉喉半径以外（32°），焦碳平铺，通过对以往布料数据分析发现，焦碳档位过少，各环角位及矿焦加权角差拉的过大，形成平台不稳定，布料时矿石向中心滚动严重。边缘负荷过重，易造成软熔带根部太厚，边缘透气性太差，导致炉况接受风量能力差。经计算，四高炉炉喉焦层厚度在380—420mm比较适合炉况顺行，平铺在4环以上易形成稳定平台，矿焦平台宽度为0.3r左右（r为炉喉半径），中心焦数量控制在20%以内或不附加，中心漏斗坡度小于17°，避免滑坡及塌料现象发生，应以焦碳的滚动和减少矿分布来减轻中心负荷，矿分布炉喉面积30%—60%，在实现矿焦整体外移的基础上，控制角差在3.8°以内，保证中心边缘两股稳定气流。针对四高炉目前原燃料条件，矿批不易超过32t，经摸索矿批定为29.2t比较适合高炉顺行，料制经过微调，基本满足高炉顺行和提高煤比的需求。（见表1）
四高炉通过上部调剂能保证适宜的顶温和煤气利用率，炉体温度和渣皮也能保持相对稳定。（见图1）
3.2.2 高炉下部调剂
高炉下部主要以改善煤气一次分布，扩大回旋区深度为主，根据经验四高炉鼓风动能在8500以上比较适合炉况。[2]实践中引入回旋区深度指数和宝钢风口回旋区深度计算公式。
图1 高炉炉身中部温度趋势
回旋区深度指数n=[d2-（d-2L）2]÷d2
n—回旋取深度指数
d—炉缸直径，m
L—风口回旋区深度，m
由于四高炉炉役后期炉缸侵蚀较严重，实际炉缸直径变大（约为8.8m），n取上限值0.56，计算得L=1.485m。
而由宝钢风口回旋区深度计算公式L=0.86+0.000092×E-0.154×M÷n可知，
L—风口回旋区深度，m
E—鼓风动能，kg.m/s
M—喷煤量，t/h
n—风口个数
当L=1.485m时，鼓风动能E最少为8400kg.m/s，并由此调整高炉风口面积。2013年调整情况见下表2
实践中，高炉风口直径由原来两个110mm增至五个，进风面积由原来0.1945m2缩为0.1832m2，实际风速提高至260m/s以上，鼓风动能提高至9000kg.m/s，且风口长度由原来500mm全部调为550mm超长风口后，进一步吹透中心，活跃了炉缸，为增煤创造了坚实基础。
3.3 合理的热制度
[3]煤粉进入炉内后，由于本身温度低及当中碳氢化合物分解等原因会造成理论燃烧温度下降。随着喷吹量增大，一方面会造成炉缸温度大幅度下降，另一方面大大增加未燃煤粉比例，恶化炉料透气性。因此，合理的热制度是提高煤比的重要条件。实践证明煤比每提高10kg/t，风口理论燃烧温度会降低20℃—25℃，而理论燃烧温度保持在2220℃—2280℃对四高炉来说是比较合适的。
实际生产中，四高炉通过全关混风大闸，合理调整空气、煤气配比等措施提高风温，风温由1130℃逐步升至1180℃；高炉富氧率由原来不到1%提高至2.5%，既改善了煤粉燃烧率又有效弥补了高煤比带来的亏热。另外由于煤粉中的Al2O3含量低于焦炭中的含量，日常通过调整R2控制在1.13—1.18，MgO%在9%以上，Al2O3 控制在15%以内，提高镁铝比，进一步改善炉渣流动性，为增煤打下基础。
3.4 加强原料管理
煤比提高后将会引起高炉透气性下降，因此原料质量将直接影响煤比攻关。
3.4.1 加强焦碳管理
四高炉由于焦筛面积小，只有1.4×1.4m2 ，实践中高炉将钢筋棍式筛底棒条更换为振打式棒条筛，筛距增大至20mm，提高了振动弹性，筛分效果显著增强。另外延长焦筛振时在300s以上，减少料层厚度，提高了筛分效率；
3.4.2 加强含铁料管理
四高炉将烧结矿振筛也改为振打式棒条筛，筛料速度控制在18kg/s以内，减小了料层厚度，同时将生矿筛粉速度控制在22kg/s以内，所有筛距增大到5mm，提高了筛分质量；
3.5 加强设备改造
四高炉为单枪喷煤结构，插枪角度大，煤枪插入深度短，均为1.65m，随着喷吹量增大单枪喷煤负荷加重，若位置稍有不正即易磨坏风口，引发事故。四高炉经摸索，加深煤枪插入吹管内距离到1.7m以上，使煤粉靠近其前端更加充分燃烧，并减少了煤流对风口的磨损，为高炉实现大喷煤量提供有力保障。另外煤枪、胶管等设备按使用周期及时更换，降低了事故率。
3.6 提高出铁质量
出铁质量直接影响炉况，高炉有意识的加强了炉前管理，要求铁后25分钟必须具备出铁条件，35分钟必须打开铁口，出铁时间间隔与炉前拉练奖进行挂钩，使炉前工重视出铁间隔。通过改善炮泥质量等手段，保证铁口深度大于2300mm，合理使用钻头，铁水流速在3.2t/min。
结语
四高炉通过优化上下部调剂实现了提高煤比后煤气稳定分布，煤气利用率达到47.5%以上；
高风温、富氧率和造渣制度是保障炉缸热量的关键，高炉因先天劣势更应重视热量储备；
加强原料筛分和质量监督是提高煤比的基础。
4 存在问题
低品位，大渣量依然是今后限制高炉攻关煤比的首要因素，其对炉内外操作都是严峻考验；
炉前渣铁沟错宗复杂布局将限制高炉进一步强化，实现大型机械化将是未来炉前作业的发展趋势。
参考文献：
[1]周师庸. 炼焦煤性质与高炉焦碳质量.北京：冶金工业出版社2008.
[2]郭可中.宝钢炼铁专家郭可中操作理念解析.
[3]周传典.高炉炼铁生产技术手册.北京：冶金工业出版社 2003.